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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    鋰電池及特斯拉的秘密

    2021-04-26 ryder

    特斯拉首席執行官埃隆馬斯克在揭幕儀式上,將新車型的帷幕拉了開。特斯拉的半卡車和它的跑車2.0揭開了它們的面紗。


    這一天,汽車界震驚了,因為無論是特斯拉的卡車還是超跑,特斯拉最新款車的規格已經超過了所有人的預期。


    換句話說,特斯拉引爆了新能源車的狂潮。


    新能源車:霧霾來襲下的選擇


    2017年的某一天,北京。


    霧霾籠罩之下,街上的行人戴著口罩來去匆匆。


    “什么時候能夠看到藍天?看起來真應當留意環保了”小A吐槽了幾句,然后騎上了單車。


    當環保成為社會問題的時候,新能源車也被列入了日程,無論在國家層面還是民眾層面——2017年初,國務院公布了《“十三五”節能減排綜合工作辦法》,提出要加快發展壯大包括新能源汽車在內的一批戰略性新興產業;到2020年,新能源汽車等綠色低碳產業總產值沖破10萬億元,并成為支柱產業。《辦法》要求中央國家機關、新能源汽車推廣使用城市的政府部門及公共機構購買新能源汽車占當年配備更新車輛總量的比例提高到50%以上。


    隨后,從設立積分政策到貸款發放比例,最后再到多個城市正式啟用專用號牌等等,一系列新能源汽車的利好政策相繼出臺,尤其是最近兩個月,產業政策體系在加速完善,對此,我國政府不惜制定了產業聚集化目標,在新能源汽車、動力鋰離子電池乃至材料等產業鏈各環節扶優去雜。


    所有的一切讓人期望,我國的“特斯拉”什么時候出現?


    有關特斯拉的最新跑車,特斯拉表示,在短短30分鐘內,特斯拉的新款特斯拉汽車將能實現400英里的充電量。特斯拉表示,就像特斯拉現有的超級充電站網絡相同,特斯拉將會有足夠多的充電站,從而實現全球長途旅游。


    只是,從新能源車空白到未來的特斯拉最新跑車,我們如何才能夠實現?


    統計數據顯示,無論是特斯拉還是其他新能源車,目前困擾所有新能源車持續發展的核心要素為動力鋰離子電池,甚至或者說鋰電池技術作為目前主流的電池技術,相對成熟的技術和近些年產業化的發展更是引得萬眾矚目。


    特斯拉及動力鋰離子電池的秘密


    特斯拉令人膜拜,特斯拉的電池技術更令人艷羨。


    不過,據記者獨家調查顯示,其實特斯拉并不加工電池,松下才是他們的緊要電池供應商,成績特斯拉高尚的是其背后獨立開發的鋰電池管理系統,因為倘若說電池是身體的話,那么電池管理系統就是大腦,這決定了其電池系統的安全性,耐久性和動力性。


    因此,我國倘若想在新能源范疇沖破的話,就要沖破鋰電池及相關管理系統,只是一切并不容易——自1991年全球第一只商業化鋰電池由日本索尼推向市場以來,鋰電池產業發展已走到其第26個年頭,在該行業當中,因正極材料不同,鋰電池緊要分為:磷酸鐵鋰(LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰(NCA),負極材料緊要采用石墨碳材料。


    鈷酸鋰作為鋰電池的鼻祖,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循環壽命和安全性都較低,事實證明其并不適用作為動力鋰離子電池。為了彌補這個缺點,特斯拉運用了號稱世界上最優秀的電池管理系統來保證電池的穩定性。


    錳酸鋰電池,緊要最先由電池公司AESC提出。錳酸鋰代表車型是為日產聆風,由于其價格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因為這種不溫不火的特性,其逐步被新的技術所替代。


    磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩定好,壽命長,且具有成本優點,特別適用于要常常充放電的插電式混合動力汽車,但其缺點是能量密度一般。


    三元鋰電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達最高,但安全性相對較差。關于續航里程有要求的純電動車,其前景更廣,是目前動力鋰離子電池主流方向,目前比亞迪和寧德時代都在積極布局三元鋰電池。2017年七月特斯拉公布的MODEL3,就是采用松下的21700型的三元(NCA)圓柱形的電池。


    石墨烯在鋰電池中的使用較多元化,對電池性能有諸多提升用途。因此對動力鋰離子電池性能要求的不斷提升必將拉動石墨烯在電池范疇的發展,值得關注。


    鋰回收的需求開始顯現,據預測,2018年將是車用動力鋰離子電池回收的小高峰。屆時回收市場將初具規模,而隨著時間的推移,行業標準和法律法規的逐步完善,電池原材料的供應源很有可能從礦山轉到電池回收公司。


    不過,據專家解析,21700不是絕對性能優于其他型號,而是物理性與經濟性綜合均衡的結果。圓柱電芯的物理尺寸新增不止提升能量密度,同時會負相關影響到循環壽命和倍率等性能。據測算,容量每提升10%,循環壽命約莫會降低20%;充放電倍率降低30~40%;同時電芯會有20%左右的溫升。如繼續增大SIZE,會加大犧牲掉安全性風險。


    在特斯拉、平板電腦、電動車等刺激下,從2010年至2017年,我國的鋰電池市場也開始了高速發展。統計數據顯示,2014年,全球鋰電池市場規模快速發展到6646.5萬kWh,是2010年的3倍多。


    不過,在該行業的各個細分范疇沖破,并不是一件容易的事情。


    鋰電池范疇可以投資嗎?


    有需求就有市場,只是,如今的鋰電池行業對投資人而言,是一個好的時機嗎?


    統計數據顯示,2017年以來,鋰電范疇涌入大量投資,僅上半年鋰電相關項目投資就超過1200億元,前三季度國內動力鋰離子電池產量累積達31.5GWh,而新能源汽車裝機量僅為14.7GWh左右。


    這些投資項目分布在電池、正極材料、隔膜、電解液、銅箔、PACK等各范疇,其中隔膜技術長期被國外壟斷,是國內技術最薄弱的一環。而對相關的不可再生金屬元素如鋰,鈷等的爭奪勢必愈加猛烈。


    不過,就整體而言,在全球的鋰電池產業當中,幾乎是日韓三分天下——憑借產業優點和技術積累,松下、LG化學、三星SDI依舊是鋰電池范疇三大巨頭,我國公司的比例還是很少。不過,近年來國內比亞迪、寧德時代、國軒高科等公司相繼完成了各自技術路線的探索,我國電池公司正在趕超日韓的過程當中。


    但是,值得一提的是,在我國的很多鋰電池加工公司當中,日韓鋰電設備引進在華占比依舊在提升狀態,這引起了記者的留意,這說明國產設備替代進口尚未完成,看似我國是制造大國,但是很多行業在核心設備制造上依舊落后于國外,要時間及技術積累,因此,目前日韓仍占據技術優點,要投資人在技術方面更加留意,不過由于相關產業鏈的迅速發展,國內廠商的規模優點和價格優點正在顯現,因為在補貼大幅減少、市場規模張大、政策不穩定的背景下產業技術的進步才是公司可繼續發展的根本著力點。


    另外,在我國整體動力鋰離子電池范疇120多家公司當中,真正能進入整車供應體系的數量不超過20家,市場兩極分化嚴重——其中,前十大公司瓜分了近75%的市場份額,比如寧德時代和比亞迪兩家市場份額接近50%。


    目前,寧德時代半年估值飚500億,產值超比亞迪,并積極布局三元動力鋰離子電池,儲備全固態電池技術。比亞迪從專攻磷酸鐵鋰到布局三元動力鋰離子電池,并打造電池整車全產業鏈。


    只是,這些公司倘若持續往上游走的話,就會面對松下等公司的高度警戒競爭——資料顯示,松下長期積淀,是圓柱形電池領先者;LG化學揚長避短,打造軟包龍頭公司;三星SDI后發制人,躋身方形電池龍頭。


    無論哪一家,都不是能輕易沖破的。


    “動力鋰離子電池行業看起來一片繁榮,但是其實是龍頭規模化效應不斷提升,行業正在殘酷的洗牌當中,同時,在政府產業聚集化的引導之下,將來行業或許只剩下四五家公司。”某動力鋰離子電池范疇相關人員對記者表示,這個行業的投資應當莊重選擇,并不是看上去那么繁榮,”隨著各公司不斷擴能,結合不穩定的政策,產量過剩問題將被進一步放大,筆直影響就是利潤壓縮、價格競爭。且高端優質產量不足,低端產量過剩問題顯現,使得行業結構性風險加速上升。”


    鋰電池行業,看起來很美。

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